(57)【要約】【課題】  廃プラスチックの中にはフィルム類が多く含まれ、ホッパーでブリッジを起こし易いため、処理装置への廃プラスチックの供給が不安定になる。【解決手段】  塩素系ポリマ−を含有する廃プラスチックＰを供給口４ａからシリンダ４に供給し、可塑化した後に所定温度まで昇温させて排出口８から排出させる廃プラスチックの処理装置において、シリンダ４の排出口８寄りにベント１０が形成され、供給口４ａの付近のシリンダ４に排水手段９を設けると共に、駆動手段２，２Ａによる駆動により、送り込み量を調節しながら廃プラスチックＰを可塑化させることなく押し込む押し込み部材３，３Ａを有する押し込み手段Ａを、供給口４ａに設け、廃プラスチックＰの嵩密度を大きくしてシリンダ４に供給する。【選択図】        図１
2005349838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩素系ポリマ−を含有する廃プラスチック（Ｐ）を供給口（４ａ）からシリンダ（４）に供給し、可塑化した後に所定温度まで昇温させて排出口（８）から排出させる廃プラスチックの処理装置において、
シリンダ（４）の供給口（４ａ）と排出口（８）との間にベント（１０）を設け、供給口（４ａ）の付近のシリンダ（４）に排水手段（９）を設けると共に、
駆動手段（２，２Ａ）による駆動により、送り込み量を調節しながら廃プラスチック（Ｐ）を可塑化させることなく押し込む押し込み部材（３，３Ａ）を有する押し込み手段（Ａ）を、前記供給口（４ａ）に設け、廃プラスチック（Ｐ）の嵩密度を大きくして前記シリンダ（４）に供給することを特徴とする廃プラスチックの処理装置。
【請求項２】
押し込み部材（３）が、前記供給口（４ａ）に向けて推進力を与えるスクリュ（３）であることを特徴とする請求項１の廃プラスチックの処理装置。
【請求項３】
押し込み部材（３Ａ）が、前記供給口（４ａ）に向けて押し込むピストン（３Ａ）であることを特徴とする請求項１の廃プラスチックの処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃プラスチックの処理装置、さらに詳しくは、塩素系ポリマ−を含有する廃プラスチックを効率良く供給する装置を備える廃プラスチックの処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、わが国では年間１５００万トン以上のプラスチックが生産され、そのうちの約９５０万トンが毎年廃プラスチックとして排出されている。これらの廃プラスチックは、従来、埋め立て又は焼却することにより処理していたが、最終処分場の確保困難、環境保護及び資源の有効利用の観点から、近年はケミカルリサイクルとしてのモノマー化、低分子量・低沸点の油への還元、つまり油化、サーマルリサイクルとしての燃焼による熱又は電気などのエネルギー回収、高炉への原料としての利用、セメントキルンへの原燃料としての利用などが注目されるようになつている。
【０００３】
しかし、廃プラスチック中にポリ塩化ビニル（以下、「ＰＶＣ」という。）やポリ塩化ビニリデン（以下、「ＰＶＤＣ」という。）などの塩素系ポリマーが含まれていると、燃焼の際に塩化水素などの腐食性のガスが発生するため、燃焼炉の腐食や熱・電気エネルギーの回収率低下などの問題が発生し、更に、ダイオキシンなどが発生するという問題があつた。
【０００４】
これらの問題の原因となる塩素を廃プラスチックから除去し、有用な固形燃料を製造するための装置がいくつか提案されている。第１の方法として、例えば、特許文献１（特許第２６４８４１２号公報）、特許文献２（特開平９−３１００７７号公報）及び特許文献３（特開平１１−５００７２公報）に記載されるものがある。これらの第１の方法は、処理装置への廃プラスチックの供給方法として、廃プラスチックをそのまま供給する方法や、破砕した後に供給する方法、破砕した後に金属などの異物を除去してから供給する方法、更に、破砕・異物を除去して水で洗浄した後に供給する方法である。
【０００５】
また、第２の方法として、特許文献４（特開平７−２６６３３９号公報）、特許文献５（特開平７−２５６６４４号公報）及び特許文献６（特開平７−１１２４３７号公報）に記載されるものがある。これらの第２の方法は、廃プラスチックの減容固形化装置によつて、廃プラスチックの嵩密度を大きくした後に固形燃料化する方法である。
【０００６】
更に、第３の方法として、特許文献７（特開平１０−１３８２４６公報）に記載されるものがある。この第３の方法は、廃プラスチックの処理装置を予備圧縮機と反応機とで構成させ、投入口から投入される廃プラスチックを予め予備圧縮機で溶融・圧縮させて反応機に供給させ、反応機において更に加熱させて脱塩素処理を行なう固形燃料化方法である。また、特許文献７（特開平１０−１３８２４６公報）には、従来技術として、上部重しの自重による圧力によつて粉砕されたプラスチックを処理装置に押し込むことも記載されている。
【特許文献１】特許第２６４８４１２号公報
【特許文献２】特開平９−３１００７７号公報
【特許文献３】特開平１１−５００７２号公報
【特許文献４】特開平７−２６６３３９号公報
【特許文献５】特開平７−２５６６４４号公報
【特許文献６】特開平７−１１２４３７号公報
【特許文献７】特開平１０−１３８２４６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、第１の方法によれば、廃プラスチックはそのままでは嵩比重が低いために、処理装置への供給量が小さくなり、装置を大きくしてスクリュ径を大きくしなければ供給量の増大が図れないという問題があり、処理装置の巨大化、処理コストの上昇の原因となつていた。また、廃プラスチックの中にはショッピングバッグ、ラップなどのフィルム類が多く含まれているが、これらは処理装置のホッパーでブリッジを起こし易いため、処理装置への廃プラスチックの供給が不安定になるという問題が生じていた。
【０００８】
また、第２の方法にあつては、一対のスクリュ（螺旋羽根付き軸）によつて廃プラスチックを破砕、混練（混合）、圧縮、溶融し、圧密化させながら搬送するものであり、廃プラスチックを予め圧縮させることなく供給させ、一対のスクリュにより、圧縮のみならず廃プラスチックの破砕、粉砕及び混練を行なつて溶融させるものであるため、圧縮作用のために混練・溶融作用が犠牲にならざるを得ず、構造が複雑かつ大型化する。
【０００９】
更に、第３の方法にあつては、第２の方法と同様に投入口から投入される廃プラスチックを予め一対のスクリュを備える予備圧縮機で溶融・圧縮させて反応機に供給させるため、予備圧縮機には圧縮機能のみならず溶融機能をも付与させなければならず、嵩比重が低い廃プラスチックの圧縮作用のために混練・溶融作用が犠牲にならざるを得ず、構造が複雑かつ大型化する。その結果、廃プラスチックの処理コストが増大するという問題がある。
【００１０】
本発明は、廃プラスチックの圧縮機能と溶融機能とを可及的に分離させるために、圧縮専用の押し込み部材を設け、それぞれに適正な構造を与えることにより、全体として処理量が大きく、かつ、コンパクトな廃プラスチックの処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、このような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、その構成は、次の通りである。
請求項１の発明は、塩素系ポリマ−を含有する廃プラスチックＰを供給口４ａからシリンダ４に供給し、可塑化した後に所定温度まで昇温させて排出口８から排出させる廃プラスチックの処理装置において、シリンダ４の供給口４ａと排出口８との間にベント１０を設け、供給口４ａの付近のシリンダ４に排水手段９を設けると共に、
駆動手段２，２Ａによる駆動により、送り込み量を調節しながら廃プラスチックＰを可塑化させることなく押し込む押し込み部材３，３Ａを有する押し込み手段Ａを、前記供給口４ａに設け、廃プラスチックＰの嵩密度を大きくして前記シリンダ４に供給することを特徴とする廃プラスチックの処理装置である。
請求項２の発明は、押し込み部材３が、前記供給口４ａに向けて推進力を与えるスクリュ３であることを特徴とする請求項１の廃プラスチックの処理装置である。
請求項３の発明は、押し込み部材３Ａが、前記供給口４ａに向けて押し込むピストン３Ａであることを特徴とする請求項１の廃プラスチックの処理装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る廃プラスチックの処理装置によれば、次の効果を奏することができる。
シリンダの供給部に、嵩密度を大きくして送り込むことができる廃プラスチックの押し込み手段を設けるので、廃プラスチックを効率よく、かつ、安定的に供給することが可能となつた。また、押し込み手段は、廃プラスチックの送り込み量を調節することができるので、原料となる廃プラスチックの嵩比重に応じて密度を高めて送り込むことができ、かつ、送り込み量をシリンダの搬送能力に合わせることができる。
【００１３】
このように、廃プラスチックの圧縮機能を押し込み手段に与え、シリンダによる廃プラスチックの圧縮機能を低減させて主として溶融機能を負担させるので、それぞれに適正な構造を与えることが可能になり、全体として処理量が大きく、かつ、コンパクトな廃プラスチックの処理装置を提供することができる。その結果、固形燃料の製造コストの低減に資することができる。
【００１４】
供給口付近の廃プラスチックには、押し込み手段によつて押圧力が作用しているため、脱水が効果的になされる。これにより、シリンダの供給口付近に水が溜まり廃プラスチックの食い込み性が悪くなつたり、蒸発した水分が供給部の内面に付着して腐食の原因になることが良好に防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明に係る廃プラスチックの処理装置の第１実施の形態を示し、廃プラスチックの処理装置は、予備加熱装置Ｂ、脱塩素装置Ｃ及び排ガス処理装置Ｄを主構成要素とすると共に、予備加熱装置Ｂに廃プラスチックの押し込み手段Ａを付属させている。
【００１６】
予備加熱装置Ｂは、ＰＶＣ、ＰＶＤＣなどの塩素系ポリマ−を含有する廃プラスチックＰを、可塑化した後に所定温度まで昇温させ、溶融状態で排出させる機能を主として有し、供給口４ａ及び排出口８を有するシリンダ４、及び、シリンダ４内に回転自在に設けられ、モータ５によつて回転駆動されるスクリュ６を有する。また、シリンダ４の供給口４ａ付近の内底部には排水手段としてのスリット９が形成され、シリンダ４の排出口８寄りにはベント１０が形成されていると共に、加熱手段であるヒータ７によつてシリンダ４を適宜に加熱できるようになつている。スリット９は、廃プラスチックＰの通過を阻止し、水を選択的に排出させるように複数の通孔を有している。なお、排出口８は、シリンダ４の断面積よりも小さい開口面積が与えられ、内部の廃プラスチックＰを圧縮させることができる。
【００１７】
脱塩素装置Ｃは、予備加熱装置Ｂにおいて所定温度まで昇温させた溶融廃プラスチックを更に加熱して、塩素系ポリマ−を熱分解させて塩素化合物を発生させ、溶融廃プラスチックと塩素化合物とに分離させる機能を主として有し、供給口１２ａ及び排出口１６を有するシリンダ１２、及び、シリンダ１２内に回転自在に設けられ、モータ１３によつて回転駆動されるスクリュ１４を有する。また、シリンダ１２の排出口１６寄りにはベント１７が形成されていると共に、加熱手段であるヒータ１５によつてシリンダ１２を適宜に加熱できるようになつている。ベント１７には、排ガス配管１８を介して排ガス処理装置Ｄが接続されている。
【００１８】
この脱塩素装置Ｃの供給口１２ａと予備加熱装置Ｂの排出口８とは、ポリマー配管１１によつて連通されている。なお、脱塩素装置Ｃの排出口１６には、図示を省略した冷却手段及びカッターが設けられている。
【００１９】
そして、予備加熱装置Ｂの供給口４ａに、廃プラスチックＰを連続的かつ自動的に押し込み可能な押し込み手段Ａを設ける。この押し込み手段Ａは、廃プラスチックＰの圧縮機能を有し、嵩密度を大きくして供給するためのものであり、廃プラスチックＰを可塑化・溶融させる機能は有しておらず、供給口４ａに向けて推進力を与える押し込み部材であるスクリュ３を備える。すなわち、供給口４ａに向けて次第に縮径する截頭円錐筒からなるホッパー状の供給部１をシリンダ４に固設し、この供給部１内に、供給口４ａに向けて次第に縮径する外形を有するスクリュ３を１個の回転軸３ａに取付けて配置し、回転軸３ａ及びスクリュ３を駆動手段であるモータ２によつて回転駆動させることにより、送り込み量の調節が可能になつている。スクリュ３の少なくとも供給口４ａ付近の外形は、供給部１の内面に接することなく、ほぼ適合している。
【００２０】
次に、第１実施の形態の作用について説明する。
廃プラスチックＰは、供給部１を通じて予備加熱装置Ｂに投入される。投入の際の廃プラスチックＰは、廃棄形状のままでも差支えはほとんどないが、投入量を多くするために所定の大きさ、具体的には５０ｍｍ角以下、好ましくは２０ｍｍ角以下の大きさに破砕させてあれば、押し込み手段Ａの負荷を低減させながら押し込み量が増大する。また、予め、アルミニウム、鉄等の金属、ガラスなどの異物を除去させれば、押し込み手段Ａのスクリュ３、供給部１、予備加熱装置Ｂのシリンダ４及びスクリュ６の損傷が少なくなるので好ましい。更に、破砕、異物除去を行なつた後に水で洗浄した廃プラスチックＰを使用すれば、食塩由来の塩素を除去できるため、脱塩素後の廃プラスチック中の残留塩素濃度を低減できるのみならず、廃プラスチックＰに付着している汚れ、砂などを除去できるので、押し込み手段Ａのスクリュ３、供給部１、予備加熱装置Ｂのシリンダ４及びスクリュ６の損傷が少なくなる。
【００２１】
供給部１に投入された廃プラスチックＰは、モータ２によつて駆動されるスクリュ３の推進力を受けて、連続的かつ自動的に予備加熱装置Ｂのシリンダ４に供給口４ａから送り込まれ、モータ５によつて回転駆動されるスクリュ６に食い込まれていく。廃プラスチックＰの送り込み量は、モータ２の回転数の制御によつて容易に増減調節することができるので、廃プラスチックＰの嵩比重に応じて密度を高めて、かつ、スクリュ６の搬送能力に合わせて送り込むことができる。スクリュ６の搬送能力は、モータ５の回転数によつて調節することができる。
【００２２】
原料となる廃プラスチックＰに水分が含まれている場合や、予め水で洗浄した場合には、スクリュ６によつて水分が絞り出され、スリット９から外部に排出される。供給口４ａ付近の廃プラスチックＰには、押し込み手段Ａのスクリュ３によつて押圧力が作用しているため、脱水が効果的になされる。これにより、シリンダ４の供給口４ａ付近に水が溜まり廃プラスチックＰのスクリュ６への食い込み性が悪くなつたり、ヒータ７の熱によつて蒸発した水分が供給部１の内面に付着して腐食の原因になることが良好に防止される。
【００２３】
シリンダ４及びスクリュ６を水平配置し、截頭円錐筒からなる供給部１及びスクリュ３の中心軸線（回転軸３ａ）を垂直として直交配置したので、供給部１に投入された廃プラスチックＰは、スクリュ３によつて下方に向けて押圧されながら自重をも受けつつシリンダ４内に強制的に送り込まれる。
【００２４】
シリンダ４内の廃プラスチックＰは、ヒータ７によつて加熱されながらスクリュ６によつて混練・搬送されて可塑化され、所定の温度まで昇温して、小断面積をなす排出口８から溶融状態で排出される。スリット９から排出されずに残る水分は、供給口４ａと排出口８との間に設けたベント１０から蒸気となつて系外へ排出される。
【００２５】
予備加熱装置Ｂの排出口８から排出された溶融廃プラスチックは、ポリマー配管１１を経由して脱塩素装置Ｃに送られる。脱塩素装置Ｃ内では、溶融廃プラスチックがヒータ１５によつて更に加熱されながらスクリュ１４によつて混練・搬送されることにより、廃プラスチックＰ中のＰＶＣ、ＰＶＤＣなどの塩素系ポリマーが熱分解して塩素系化合物を発生し、溶融廃プラスチックと塩素化合物とに分離される。分離された塩素化合物は、ベント１７から系外に排出され、排ガス配管１８を経由して排ガス処理装置Ｄに送られ、そこで無害化される。塩素化合物の除去された溶融廃プラスチックは、脱塩素装置Ｃの排出口１６から排出され、冷却、カッティングされ、固形燃料として種々の用途に供される。スクリュ１４による搬送能力は、モータ１３の回転数を調節することにより、ポリマー配管１１から流入する溶融廃プラスチックの量に合わせることができる。
【００２６】
図２には、第２実施の形態の要部となる廃プラスチックの押し込み手段Ａを示し、上記第１実施の形態と同一機能部分には同一符号を付してある。この押し込み手段Ａは、ホッパー状の供給部１が、上方に向けて次第に拡大する錐形筒部１Ａｂと、錐形筒部１Ａｂの小径端に接続する円筒状部１Ａａとを有し、円筒状部１Ａａを供給口４ａに接続させて固定すると共に、供給部１に、円筒状部１Ａａ内に受入れが可能な大きさの押し込み部材であるピストン３Ａを１個設けてある。
【００２７】
ピストン３Ａは、駆動手段である複動式のエアーシリンダ装置２Ａによつて駆動され、実線で示す錐形筒部１Ａｂ位置と、破線で示す円筒状部１Ａａ位置との間で上下運動をする。廃プラスチックＰの送り込み量は、エアーシリンダ装置２Ａによるピストン３Ａの昇降速度及び昇降間隔の制御によつて容易に調節することができるので、廃プラスチックＰの嵩比重に応じて密度を高めて、かつ、スクリュ６の搬送能力に合わせて送り込むことができる。
【００２８】
これにより、供給部１に投入された廃プラスチックＰが、上下運動をするピストン３Ａによつて錐形筒部１Ａｂから円筒状部１Ａａに連続的かつ自動的に押し込まれ、ひいては予備加熱装置Ｂ内に強制的に送り込まれスクリュ６に食い込まれていく。その結果、図１に示すスクリュ３を用いる押し込み手段Ａと同様に、予備加熱装置Ｂ内に廃プラスチックＰを安定的に送り込むことができる。その後は、図１に示す第１実施の形態と同様に、廃プラスチックＰが脱水、可塑化、昇温及び脱塩素され、固形燃料となる。
【００２９】
シリンダ４及びスクリュ６を水平配置し、供給部１及びエアーシリンダ装置２Ａのピストンロッド２Ａａの中心軸線を垂直として直交配置したので、供給部１に投入された廃プラスチックＰは、ピストン３Ａによつて下方に向けて押圧されながら自重をも受けつつシリンダ４内に強制的に送り込まれる。
【実施例】
【００３０】
実施例１
収集した都市系一般系の廃プラスチックＰを、前処理として缶、瓶等の金属、ガラスなどのプラスチック以外の物質を手選別により除去した後、ホーライ社製破砕機（型式：Ｖ０３−４８０Ｌ（Ｆ）Ｓ）を用い、２０ｍｍ以下の大きさに破砕し、東洋精機社製洗浄・脱水機（型式：ＣＦＰ−５００）により洗浄・脱水を行なつた。
【００３１】
この廃プラスチックＰを、図１に示す廃プラスチックの押し込み手段Ａにより供給口４ａから予備加熱装置Ｂ内に送り込んだ。押し込み手段Ａのスクリュ３の回転数は、５００ｒｐｍに設定した。予備加熱装置Ｂのシリンダ４にはスリット９を取付けてあり、直径４４ｍｍの二軸のスクリュ６を備える。投入した廃プラスチックＰを予備加熱装置Ｂで可塑化し、２２０℃に昇温させた後に、ポリマー配管１１を経由させて、スクリュ１４の直径が１７４ｍｍの二軸噛み合い型異方向回転外回りの脱塩素装置Ｃに投入させた。脱塩素装置Ｃのシリンダ１２内での溶融廃プラスチックの最高温度は３５０℃、滞留時間は１０分であつた。その結果、残留塩素濃度０．２重量％の固形燃料を、押出量７０ｋｇ／ｈで６時間安定的に得ることができた。
【００３２】
実施例２
実施例１と同様の前処理を施した廃プラスチックＰを、図２に示す廃プラスチックの押し込み手段Ａにより供給口４ａから予備加熱装置Ｂ内に送り込み、実施例１と同じ運転条件の予備加熱装置Ｂ及び脱塩素装置Ｃにより処理した。押し込み手段Ａのピストン３Ａの速度は、３秒／ストロークの連続である。その結果、残留塩素濃度０．２重量％の固形燃料を、押出量７０ｋｇ／ｈで６時間安定的に得ることができた。
【００３３】
比較例１
実施例１と同様の前処理を施した廃プラスチックを、直径４４ｍｍの二軸スクリュ方式の予備加熱装置（Ｂ）の供給口（ホッパー）に自然落下させながら供給し、可塑化、昇温させた後、実施例１と同様の脱塩素装置（Ｃ）により処理した。但し、予備加熱装置（Ｂ）にスリット９は形成していない。予備加熱装置（Ｂ）及び脱塩素装置（Ｃ）の運転条件は、実施例１と同じである。その結果、残留塩素濃度は０．２〜０．５重量％と変動し、押出量は２０〜３０ｋｇ／ｈであると共に、運転開始後３０分で予備加熱装置（Ｂ）の供給口付近に水が溜まつてきたため、運転続行が事実上不可能となつた。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る廃プラスチックの処理装置を断面で示す概略図。
【図２】同じく第２実施の形態に係る廃プラスチックの処理装置の要部を断面で示す概略図。
【符号の説明】
【００３５】
１：供給部、１Ａａ：円筒状部、１Ａｂ：錐形筒部、２：モータ（駆動手段）、２Ａ：エアーシリンダ装置（駆動手段）、２Ａａ：ピストンロッド、３：スクリュ（押し込み部材）、３Ａ：ピストン（押し込み部材）、３ａ：回転軸、４：シリンダ、４ａ：供給口、６：スクリュ、８：排出口、９：スリット（排水手段）、１０：ベント、１１：ポリマー配管、１２：シリンダ、１４：スクリュ、Ａ：押し込み手段、Ｂ：予備加熱装置、Ｃ：脱塩素装置、Ｄ：排ガス処理装置、Ｐ：廃プラスチック。
【図１】
2005349838.tif 000003
【図２】
2005349838.tif 000004